多孔碳纳米纤维（PCNFs）因具有高长径比、大比表面积、可调孔结构和优异的稳定性,在环境,能源和催化等领域有着重要的应用。其中,分层多孔结构的碳材料由于能够在纳米级纤维上形成相互连接的大孔及均匀分布的微孔和介孔,用于能量存储装置展现了优异的电化学性能。这种高孔隙率的PCNFs作为电极材料,可以为活性物质提供充足的反应位点,同时为离子快速传输提供便利通道,然而高孔体积比往往与优异的电导率成反比,较差的电子传导性能导致电极极化,使得储能设备在倍率与循环稳定性方面的发展受阻。此外,随着智能可穿戴产品逐渐引领大众生活,对于柔性电极材料的研究方兴日盛,独立式PCNFs膜因独特的机械强力有望成为最具有竞争力的候选者。因此,本论文采用一种化学交联静电纺结合宏观-微观双相分离的方法,以合成拥有通体分级多孔结构兼具高孔隙率和导电性的PCNFs自支撑膜,并表征了其电化学储能特性。此外,以PAN纤维膜为基底,制备柔性PAN-PCNFs复合碳纤维膜,进行性能表征。论文具体研究内容如下:1.采用聚乙烯醇（PVA）为碳前驱体,聚四氟乙烯（PTFE）纳米颗粒为致孔剂,硼酸（BA）为交联剂,溶胶-凝胶静电纺并结合一步碳化法,原位形成多孔碳纤维膜。通过改变纺丝液中硼酸含量和高温碳化的氛围及温度,调控PCNFs的组成成分、孔道结构和形貌。结果表明,在氮气氛围下经过1000℃高温热处理的添加有硼酸的初生纤维被转化为B-F-N三元掺杂PCNFs,该PCNFs具有均匀分布的通体多孔独特微观形貌及高达750 m² g^-1的比表面积,并在电子传导和液体吸附方面表现出优异的性能。2.以上述研究为基础,在固定煅烧保护气为N₂,硼酸与PVA以3μL/g质量比混合的情况下合成PCNFs。研究不同聚合物质量比和煅烧温度对PCNFs的形貌、孔隙率和导电性影响,实现多孔碳纳米纤维自支撑膜的可控制备。得到的材料孔隙率>80%,比表面积超过750m² g^-1,并且具有约为980 S cm^-1的高电导率。用作全碳超级电容器电极,在1 A g^-1时具有1.75 kW kg^-1的高功率密度和42.77 Wh kg^-1的大能量密度;在锂硫电池中,1 C下经过300次循环后仍保持有大于1000mA h g^-1的放电容量。3.采用静电纺的PAN纤维膜为基底,将PCNFs前驱体纺丝液与其混纺,经高温煅烧制备柔性复合碳纤维膜。探索了PAN与PCNFs质量比变化与复合膜柔韧性的关系,当PAN与PCNFs以1:3比例混合时可获得360°随意折叠卷曲的纤维膜,并且在超级电容器和锂硫电池中均表现出优良的电学性能。本课题提供了一种经济、环保的方法,可大规模的制备具有超高孔隙率和电导率的PCNFs,PTFE的宏观相分离及PVA和BA的微观相分离均有助于形成高度可控的分级孔,包括大-介-微孔。这种自支撑的PCNFs纤维膜具有多孔纳米结构的综合特性,与PAN膜基底复合表现出优秀的柔性,为其在能源领域的发展提供了新的方向。